环境学院吴烨教授团队揭示全球主要国家电动汽车经济和气候效益的个体分布特征
清华新闻网9月29日电（通讯员 何晓旖）日前，清华大学环境学院吴烨教授课题组与美国福特汽车公司、康奈尔大学和哈佛大学的研究人员合作，在环境领域权威期刊《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）上发表题为《中国、美国和德国的电动汽车经济和气候效益》（Economic and Climate Benefits of Electric Vehicles in China, U.S., and Germany）的研究论文。
以往电动车能源环境影响研究主要基于车队平均的活动水平数据，无法反映不同车主在使用电动车时对经济成本和减排效益带来的显著个体差异。针对这一问题，研究收集了主要电动车市场国家的近1700辆乘用车的出行数据，构建了基于车辆技术和充电情景的个体出行链随机模型，建立了基于个体出行链模拟的车辆总持有成本和全生命周期排放模型。与传统研究相比，本研究系统刻画不同车辆个体在经济成本和减排效益的差异性，识别未来电动化进程中具有较高经济效益和气候效益的车主个体特征，为电动汽车发展的技术选择和政策制定提供重要参考依据。
研究发现，尽管不同车主间电动化经济效益与减排效益存在显著差异，但两者总体呈现协同关系。2015年，北京经济效益排在该地前25%“优先车主”所能获得的减排效益是其他车主的3.9倍。同样，在本研究设计的美国和德国城市中“优先车主”减排效益是其他车主的1.8~2.1倍。本研究也指出，仍有部分车主减排潜力较大（图1中黑色散点），但其较为频繁的长里程出行将导致电动车接受度明显受限。
图1：2015年BEV300车主经济效益与减排效益总体呈现协同关系，具有较高经济效益的“优先车主”通常具有更大减排效益，但是部分减排潜力大的车主则受长里程出行特征的制约
研究进一步对个体层面未来（2030-2035年）电动车总持有成本和全生命周期温室气体排放进行了预测。随着电池制造成本的大幅下降（100美元/kWh以下），即使取消购置补贴，有相当比例的车主仍将逐渐获得经济效益。电力碳排放强度的持续下降使得北京电动汽车“优先车主”相比传统燃油车的全生命周期温室气体减排效益持续放大，减排比例将达到32%-63%。研究指出，未来多样化电动车技术发展策略能更好满足更多车主的差异化出行需求。综合电动化情景不仅能实现较高的汽油替代程度，而且具有更高的经济、能源和气候综合效益。例如，对年均1万公里以下的车辆更适合投放短里程纯电动车（如BEV150），对于更高出行里程的车辆投放高里程纯电动车（如BEV450）或插电式混合动力车（PHEV）。
图2：未来电池制造成本持续下降将使得更多BEV300车主获得总持有成本降低的经济效益（左）；不同城市和不同个体间全生命周期温室气体排放分布差异显著（右）
该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目和福特汽车公司大学研究项目支持。清华大学环境学院吴烨教授为论文通讯作者，环境学院博士研究生何晓旖（已毕业，现为密歇根大学和福特汽车公司博士后）和张少君助理教授为共同第一作者，环境学院郝吉明院士和鲁玺长聘副教授，福特汽车公司Timothy J. Wallington博士和Michael Tamor博士，康奈尔大学K. Max Zhang教授、哈佛大学的Michael B. McElroy教授和Chris Nielsen为论文合作作者，在数据采集、建模分析和政策讨论等过程中提供了重要帮助。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.est.9b00531
供稿：环境学院
编辑：李华山
审核：周襄楠
2019年09月29日 14:27:15 清华新闻网
